利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2017102049567
申请人: 南京邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-06-08
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.基于多无线电协作预编码的物理层保密通信方法,该方法应用于通过多无线电接口进行数据传输的系统,所述系统在异构网络环境下包括一个发送节点、一个目的节点和一个窃听节点,其特征在于,该方法包括以下步骤:初始化时隙t,给定时隙t的总发射功率P;

将发送节点的信号进行串并转换;获取多无线电通信模式在时隙t的信道状态信息,根据所得的时隙t的信道状态信息,对发送节点将要传输的信息进行多模协作预编码;将预编码后的信息通过发送节点的多无线电通信模式发送出去;

目的节点接收到的发送节点发送的预编码后的信号为:T

ym=whst+nm

其中,w=[w1,w2,…,wN]T表示预编码系数矢量,wi表示第i个接口信号的预编码系数,i=1,2,…,N,N表示异构无线网络所支持的无线电模式数目;h=[k1h1,k2h2,…,kNhN]T表示从发送节点到目的节点的瞬时信道状态信息,即主信道的瞬时状态信息,hi表示第i种无线电模式的瞬时信道增益系数, Gr表示接收端天线增益,Gs表示发射端天线增益,c表示光速,fi表示第i种无线电模式的工作频率,d表示无线用户终端至基站的距离,ni示第i种无线电模式的路径损耗因子;st表示各接口在时隙t发出的相同的数据信息,t=1,2,…,Ts,Ts表示最大的传输时隙;nm表示目的节点处的噪声;

窃听节点接收到的发送节点发送的预编码后的信号为:ye=wTgst+ne

其中,g=[k1g1,k2g2,…,kNgN]T表示从发送节点到窃听节点的瞬时信道状态信息,即窃听信道的瞬时状态信息,gi为第i种无线电模式的瞬时信道增益系数;ne为窃听节点处的噪声;

其中,预编码系数矢量w的计算方法包括以下两种情况:

1)在已知窃听信道瞬时状态信息的条件下

首先,系统的安全传输速率为:

其中, 表示主信道的输出信噪比,P为发射信号功率,N0为噪声功率;

表示窃听信道的输出信噪比;

其次,建立最大化系统安全传输速率的优化问题:进一步转化为:

其中,

最后,求解上述优化问题,得到:

最优的预编码系数向量w*为(I+ΥggH)-1(I+ΥhhH)的最大特征值λmax所对应的特征向量;

系统的最大安全传输速率即系统安全容量为:

2)在未知窃听信道瞬时状态信息的条件下,考虑使主信道容量最大,由柯西不等式知得到 即为最优的预编码系数矢量;则主信道最大输出信噪比为 此时窃听信道输出信噪比为 则系统的最大安全传输速率即系统安全容量为: